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操作系统——作业调度
实验二作业调度模拟程序
一、目的和要求
1. 实验目的
(1)加深对作业调度算法的理解;
(2)进行程序设计的训练。
2.实验要求
用高级语言编写一个或多个作业调度的模拟程序。
单道批处理系统的作业调度程序。作业一投入运行,它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止,因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足,它所运行的时间等因素。
作业调度算法:
1) 采用先来先服务(FCFS)调度算法,即按作业到达的先后次序进行调度。总是首先调度在系统中等待时间最长的作业。
2) 短作业优先 (SJF) 调度算法,优先调度要求运行时间最短的作业。
3) 响应比高者优先(HRRN)调度算法,为每个作业设置一个优先权(响应比),调度之前先计算各作业的优先权,优先数高者优先调度。RP (响应比)= 作业周转时间 / 作业运行时间=1+作业等待时间/作业运行时间
每个作业由一个作业控制块JCB表示,JCB可以包含以下信息:作业名、提交(到达)时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。
作业的状态可以是等待W(Wait)、运行R(Run)和完成F(Finish)三种之一。每个作业的最初状态都是等待W。
一、 模拟数据的生成
1.允许用户指定作业的个数(2-24),默认值为5。
2. 允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。
3.(**)从文件中读入以上数据。
4.(**)也允许用户选择通过伪随机数指定每个作业的到达时间(0-30)和所需运行时间(1-8)。
二、 模拟程序的功能
1.按照模拟数据的到达时间和所需运行时间,执行FCFS, SJF和HRRN调度算法,程序计算各作业的开始执行时间,各作业的完成时间,周转时间和带权周转时间(周转系数)。
2. 动态演示每调度一次,更新现在系统时刻,处于运行状态和等待各作业的相应信息(作业名、到达时间、所需的运行时间等)对于HRRN算法,能在每次调度时显示各作业的响应比R情况。
3.(**)允许用户在模拟过程中提交新作业。
4.(**)编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 只要求作业调度算法:采用基于先来先服务的调度算法。 对于多道程序系统,要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。
三、 模拟数据结果分析
1.对同一个模拟数据各算法的平均周转时间,周转系数比较。
2.(**)用曲线图或柱形图表示出以上数据,分析算法的优点和缺点。
四、 实验准备
序号 | 准备内容 | 完成情况 |
1 | 什么是作业? |
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2 | 一个作业具备什么信息? |
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3 | 为了方便模拟调度过程,作业使用什么方式的数据结构存放和表示?JCB |
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4 | 操作系统中,常用的作业调度算法有哪些? |
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5 | 如何编程实现作业调度算法? |
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6 | 模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好? |
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五、 其他要求
1.完成报告书,内容完整,规格规范。
2.实验须检查,回答实验相关问题。
注:带**号的条目表示选做内容。
二、实验内容
根据指定的实验课题,完成设计、编码和调试工作,完成实验报告。
三、实验环境
可以采用TC,也可以选用Windows下的利用各种控件较为方便的VB,VC等可视化环境。也可以自主选择其他实验环境。
四、实验原理及核心算法参考程序段
单道FCFS算法:
源代码:
#include<stdio.h> void SJF(int(*compare)(int a,int b));typedef struct job{char name[10];char status; //状态int arrtime; //到达时间 int reqtime; //作业所需时间int startime; //开始时间int fintime; //结束时间float TAtime,TAWtime; //周转时间,带权周转时间float prio; //响应比 }JOB;int n,N; JOB job[100]; int systime=0;//菜单 void menu() {printf("\n\n |*************** 作业调度 *************|\n");printf(" |======================================|\n");printf(" | 1.读取作业 |\n");printf(" | 2.伪随机数产生器 |\n");printf(" | 3.作业调度 |\n");printf(" | 0.退出 |\n");printf(" |======================================|\n"); }//读取TXT文档 int ReadFile() {int m=0;int i=1;FILE *fp; //定义文件指针fp=fopen("作业.txt","r"); //打开文件if(fp==NULL){printf("File open error !\n");exit(0);}printf("\n 作业名称 到达时间 运行所需要时间\n");while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入printf(" %s\t\t%d\t\t%d\n",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime);i++;};n=i;if(fclose(fp)) //关闭文件 {printf("Can not close the file !\n");exit(0);}m=i-1;return m; }//计算完成时间,周转时间,带权周转时间 void math_TA_TAW() {float sumTA=0,sumTAW=0;int a=1;while(a<n){if(a==1){job[a].startime=job[a].arrtime;}else{if(job[a-1].fintime>=job[a].arrtime)job[a].startime=job[a-1].fintime;elsejob[a].startime=job[a].arrtime;}job[a].fintime=job[a].startime+job[a].reqtime;job[a].TAtime=job[a].fintime-job[a].arrtime;job[a].TAWtime=job[a].TAtime/job[a].reqtime;sumTA+=job[a].TAtime;sumTAW+=job[a].TAWtime;a++;} }//输出 void Print() {int i;n=n+N;printf("\n 作业顺序 作业名称 到达时间 运行时间 完成时间 周转时间 带权周转时间\n");for(i=1;i<n;i++)printf(" N %d\t\t%s\t %d\t %d\t\t%d\t %.2f\t %.2f\n",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].fintime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime);printf("\n\t\t\t\t\t\t现在系统时间: %d\n",systime); }//伪随机数产生器 int Pseudo_random_number() {int i,r,a;srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子,用来初始化rand()的起始值。//输入作业数printf(" 请输入随机数: ");scanf("%d",&a);r=rand()%a+5;printf("\n 伪随机列表:\n\n");for(i=1; i<=r; i++){//作业到达时间job[i].arrtime=rand()%29+1;//作业运行时间job[i].reqtime=rand()%8+1;}math_TA_TAW();Print();return n; }//交换artime void SwapTime(int *x,int *y) {int temp;temp=*x;*x=*y;*y=temp; }//交换名字 void SwapName(char x[],char y[]) {char temp[8];strcpy(temp,x);strcpy(x,y);strcpy(y,temp); }//升序排序 int Descend(int a,int b) {return a<b; }//先到先服务算法 void FCFS(int(*compare)(int a,int b)) {int i,j,k,s;for(i=0;i<n-1;i++){k=i;for(j=i+1;j<n;j++){if((*compare)(job[j].arrtime,job[k].arrtime))k=j;}if(k!=i){SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime);SwapName(job[k].name,job[i].name);SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime);}}math_TA_TAW();printf("\n\n FCFS作业调度表:\n");Print(job);printf("\n\t0.返回主菜单 1.FCFS算法 2.SJF算法\n");printf("\t选择: ");scanf("%d",&s);printf("\n");if(s==0)main();else if(s==1)FCFS(Descend);else if(s==2)SJF(Descend); }//短作业优先算法 void SJF(int(*compare)(int a,int b)) {int i,j,k,s,a=1;for(i=0;i<n-1;i++){k=i;for(j=i+1;j<n;j++){if((*compare)(job[j].reqtime,job[k].reqtime))k=j;}if(k!=i){SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime);SwapName(job[k].name,job[i].name);SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime);}}math_TA_TAW();printf("\n\n SJF算法作业调度表:\n");Print(job);printf("\n\t0.返回主菜单 1.FCFS算法 2.SJF算法\n");printf("\t选择: ");scanf("%d",&s);printf("\n");if(s==0)main();else if(s==1)FCFS(Descend);else if(s==2)SJF(Descend); }main() {while(1){int m,r;menu();printf(" 请选择模块(0~3): ");scanf("%d",&m);printf("\n");switch(m){case 1:ReadFile();break;case 2:Pseudo_random_number();break;case 3:printf("\t1.FCFS算法 2.SJF算法\n\n");printf("\t选择: ");scanf("%d",&r);switch(r){case 1:FCFS(Descend);break;case 2:SJF(Descend);break;}case 0:exit(0);break; }} }
运行结果:
(1)从txt文件中读取数据
(2)伪随机数产生
(3)FCFS算法(作业调度)
(4)SJF算法(作业调度)
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